Las huellas dactilares son una característica propia de las
personas, de tal forma que es posible identificar a cada una por sus huellas dactilares.
Las huellas dactilares tienen un origen parcialmente genético, pero
no únicamente genético. Las huellas dactilares de los gemelos, que
comparten el mismo código genético, tienen muchos rasgos en común, pero
un CSI las puede distinguir, aunque hay gemelos encarcelados por un
crimen cometido por su hermano. Los patrones de las huellas son el
resultado de campos de fuerza elástica no lineales en competición en la
capa basal de células entre la dermis y la epidermis. Pequeños cambios
en la forma de cada dedo embrionario y de la futura yema del dedo
conducen a grandes cambios en la forma de los plieges de la piel. Las huellas dactilareshacen su aparición en los primeros seis meses de vida intrauterina. Una
vez la huella se ha formado, ya no cambia para el resto de la vida. La
unicidad dactilar, desde el punto de vista CSI, nos lo cuenta el
artículo técnico de Anil K. Jain, Salil Prabhakar, Sharath Pankanti, “On the similarity of identical twin fingerprints,”
Pattern Recognition 35: 2653-2663, 2002 , y desde el punto de vista de
la teoría de formación de patrones en el desarrollo embrionario Michael
Kücken, “Models for fingerprint pattern formation,” Forensic Science International 171: 85-96, 2007 .
¿Cómo se forman las huellas dactilares? Realmente no se sabe. La
biología de la formación de las huellas dactilares durante la
embriogénesis es extremadamente complicada y es difícil identificar los
procesos biológicos más relevantes. Aún así, se han propuesto diferentes
mecanismos de formación. El artículo de Kücken nos revisa los modelos
más importantes propuestos, aunque el autor “tira para casa” y propone
que su propio modelo es el mejor, Michael Kücken, Alan C. Newell, “Fingerprint formation,” Journal of Theoretical Biology, 235: 71-83, 2005 . Es un modelo matemático muy interesante. De hecho, Alan C. Newell,
con un índice-h de 46 según el ISI WOS, es uno de los grandes
especialistas en teoría de solitones y dinámica no lineal del mundo, y
también un reconocido bebedor de cerveza Guinness (como lo demuestra en
los congresos internacionales a los que asiste).
Los dedos empiezan a separarse unos de otros en el feto durante la
sexta semana generando ciertas asimetrías en la forma geométrica de cada
dedo. Las yemas de los dedos empiezan a definirse a partir de las
séptima semana. A partir de la décima semana, empiezan a formarse las
primeras ondulaciones que formarán la huella, patrones que van creciendo
y deformándose hasta “rellenar” el dedo completo. La formación de la
huella se da por finalizada alrededor de la semana número 19. A partir
de ese momento las huellas dactilares ya dejan de cambiar por el resto
de la vida del individuo. La figura de arriba ilustra algunos pasos de
este proceso (del artículo de Kücken).
¿Por qué se inicia el proceso de formación de las huellas? El modelo
de Kücken-Newell se basa las ecuaciones de la elasticidad de von Karman,
dos ecuaciones en derivadas parciales acopladas fuertemente no
lineales. Sin entrar en detalles técnicos, es el resultado de una
deformación (plegamiento) en una capa de células de la piel, la capa
basal entre la epidermis y la dermis, que sufre un crecimiento celular
rápido que genera esfuerzos que la contraen como una goma elástica,
generando el relieve de la huella. La siguiente ilustración muestra el
proceso.
¿Cómo este proceso genera las estructuras de las huellas
digitales? Medante una competición entre diferentes fuerzas, las
que forman los plieges de la piel y las que tratan de restringir el
crecimiento adaptándose a la forma geométrica de la punta del cada dedo
en fase embrionaria. Estos campos de fuerza deforman los patrones que
inicialmente emergen logrando que adopten formas diversas. La siguiente
figura ejemplifica algunos de estos campos de fuerza y nos presenta un
resultado de “huella” generada por simulación numérica de las ecuaciones
de Kücken-Newell.
¿Por qué las huellas dactilares son únicas? Porque son el resultado de
un proceso de formación de patrones no lineal con fuerte dependencia con
las condiciones iniciales. Pequeños cambios en el campo de fuerzas
elástico que genera las huellas son amplificados y conducen a grandes
cambios en el patrón final. La teoría de Kücken-Newell es
matemáticamente bonita y físicamente razonable, pero requiere ser
contrastada con resultados experimentales in vivo. No es fácil
obtenerlos.
Sin llegar a tal especificidad que requiere métodos sofisticados, es posible identificar
el tipo de huella que tenemos cada uno de nosotros, ya que las huellas dactilares de todas
las personas se pueden clasificar en cuatro tipos: lazo, compuesta, arco y espiral, que se
pueden observar en las siguientes imágenes
Esta identificación se pude llevar a cabo por varios métodos.
Nosotros la hemos realizado por tres métodos diferentes: con yodo, con carbono activo y
con polvos de talco. Describimos, a continuación alguno de ellos.
Método que se basa en la sublimación con yodo
Método que se basa en la sublimación con yodo
En esta experiencia hemos necesitado yodo cristalizado, papel de
filtro, un frasco de cristal, pinzas y crema de manos.
Lo primero que hay que hacer es coger el dedo índice de la persona
que se va a hacer la huella y ponerle crema de manos que se extiende por el dedo. Después
se imprime la huella en un círculo de papel de filtro, apretando fuerte en forma de
rodillo y con una sola pasada.
Se introduce el círculo de papel de filtro en el bote de cristal
que tiene en su interior una pequeña cantidad de yodo cristalizado. Esperamos alrededor
de tres minutos para que se produzca la sublimación directa del yodo (cambio de la
materia de sólido a gas). Esta sublimación es lenta ya que trabajamos a temperatura
ambiente.
A continuación sacamos el papel de filtro del frasco con una pinza
e identificamos a cuál de los cuatro tipos pertenece la huella presente. Ésta aparece en
el papel ya que el yodo es soluble en el alcohol presente en la crema de manos y presenta
el color pardo, típico de esta disolución.
Método que utiliza carbono activo
En este caso el material utilizado es carbono activo, cartulina
blanca, un pincel o brocha pequeña y crema de manos.
La primera parte del proceso es exactamente igual al caso anterior,
pero en este caso la huella se imprime sobre la cartulina blanca, sobre la que
espolvoreamos el carbono activo, de tal forma que cubra totalmente la huella. Se espera
unos segundos y se elimina el carbono con el pincel. El carbono deja la forma de la huella
por un fenómeno de adsorción. A continuación identificamos el tipo de huella.
El método que utiliza los polvos de talco es exactamente igual al
anterior, pero utiliza cartulina negra y polvos de talco en lugar de carbono activo. Sus
resultados son menos satisfactorios.
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